Исследование основного состояния, энергетического спектра, кинетических и релаксационных свойств сильно коррелированных материалов, неоднородных сред и наноструктур

Изучен квантовый спин-поляризованный транспорт электрона через потенциальные профили спиновых наноструктур [1]. Спиновая наноструктура формируется из конечного числа атомов, или ионов переходных элементов, обладающих нескомпенсированным магнитным моментом и взаимодействующих между собой посредством гейзенберговской обменной связи. Благодаря этому, в магнитном отношении такая структура ведет себя как спиновый димер, спиновый тример и т.д. Взаимодействие такой системы со спиновым моментом транспортируемого электрона проявляется не только в возникновении дополнительного потенциала, зависящего от взаимной ориентации спиновых моментов у электрона и спиновой наноструктуры, но и в возникновении спин-флип процессов, приводящих к изменению проекций спиновых моментов. Поэтому при транспорте электрона через спиновую наноструктуру могут индуцироваться переходы между основным и возбужденным состояниями наноструктуры, а транспорт превращается из упругого в неупругий. В настоящее время изучение неупругого транспорта через такие системы составляют предмет интенсивных исследований по спин-флип микроскопии.

Рис. 1. Индуцирование магнитным полем пиков при транспорте через спиновую наноструктуру.	Рис. 2. Зависимость величины магнитосопротивления спиновой нанострутктуры от напряжения смещения

Показано, что включение магнитного поля приводит к существенному влиянию на транспортные характеристики спин-поляризованного электрона, движущегося через потен-циальный рельеф спиновой наноструктуры. Это проявляется в индуцировании новых окон прозрачности в энергетической зависимости коэффициента прохождения T спин-поляризованного электрона. Существенно, что в этой зависимости наблюдается ряд резонансных особенностей Фано. В случае одиночной магнитной примеси имеет место антирезонанс (T=0), а в случае спинового димера присутствует набор асимметричных пиков, каждому из которых свойственно близкое расположение резонанса (T=1) и антирезонанса (рис. 1). Проявление эффекта Фано в рассмотренных системах связано с интерференцией немагнитного состояния континуума и квазилокализованных магнитных состояний. Влияние магнитного поля на резонансы Фано связано со снятием вырождения по энергии возбужденных триплетных состояний.

Показано, что вскрытый механизм влияния магнитного поля на транспортные характеристики спиновых наноструктур приводит к возникновению аномально высоких значений магнитосопротивления (MR ~ 105%, рис. 2). Существенно, что электрическое поле затвора выступает эффективным механизмом управления резонансами Фано для реализации гигантского магнитосопротивления спиновых наноструктур.

1. Вальков В.В., Аксенов С.В., ЖЭТФ, Т.140, № 2(8), 2011, стр. 305-316.